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钨的物理性质和化学性质

钨属于元素周期表第Ⅵ族副族,原子的最外层电子排布是5d46s2,氧化价从+2到+6价。致密钨呈钢灰色,粗颗粒钨粉显深灰,直至超细钨粉显黑色,并皆具有乐虎官网平台|主页光泽。其熔点为3410±20℃,密度为19.3g/cm,,沸点为5700±200℃,其熔点是所有乐虎官网平台|主页中最高的。钨的导电性能好,电子逸出功较小。在机械性能方面其硬度和抗拉强度极限都与加工及热处理情况杂质含量有密切关系。

常温下,钨在空气中十分稳定,在400℃轻微氧化,高于500-600℃则迅速氧化生成WO3,不与氢气发生作用,因而其热处理过程可在氢气保护下进行。在氮气中致密钨到2000℃才发生反应。炽热温度下,能与水蒸气作用生成WO2。

常温下,钨在任意浓度的盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸和王水中都是稳定的。80~100℃下只与盐酸,硫酸发生微弱反应,硝酸与王水对它有明显的腐蚀,而在氢氟酸和王水混合酸中则迅速溶解。常温下钨与碱溶液不发生反应,但在氧化剂(如KNO3等)存在下高温熔融,则钨与碱剧烈反应生成钨酸盐。

美国用喷雾干燥-流化床技术制备纳米WC粉体,其中间产物纳米乐虎官网平台|主页钨粉体采用氧化钨(WO3)还原法制备。此法先用喷雾干燥技术得到AMT粉体[(NH4)6·(H2W12O10)·4H2O],再将AMT粉体在500℃Ar气氛中热解得到黄色的WO3粉体最后用纯度为99.999%的H2还原得到纳米乐虎官网平台|主页W粉体。当还原温度T<575℃时,得到β-W结构的纳米W粉,平均晶粒度为9nm;当T=575~650℃时,得到份β-W与α-W两种结构共存的纳米W粉体,平均晶粒度为10~15nm;而当T>650℃时,得到α-W结构的纳米W粉体,平均晶粒度为16nm。

Fecht曾指出,高能球磨法可将包括乐虎官网平台|主页钨在内的体心立方(bcc)乐虎官网平台|主页粉细化至纳米尺寸。Wagner的实验结果表明,用高能球磨方法可制备出平均晶粒尺寸为5nm的乐虎官网平台|主页钨粉体,但因钢球与球磨罐在球磨过程中沾染了W粉体,使其中含有杂质Fe。如延长球磨时间,纳米W粉不再细化,含Fe量却不断增加直至生成无定型的Fe-W合金。

钨是稀有高熔点乐虎官网平台|主页,属于元素周期系中第六周期(第二长周期)的 VIB族。钨是一种银白色乐虎官网平台|主页,外形似钢。钨的熔点高,蒸气压很低,蒸发速度也较小。它的主要物理性质如下:   

元素符号&Nbsp; W   

原子序数 74   

稳定同位素及其所占% 180(0.14);182(26.41); 183(14.40);184(30.64);186(28.41)   

原子体积 9.53 cm3/mol   

密度 19.35 g/cm3   

晶体结构及晶格常数

α-W:体心立方 a=3.16524 nm(25℃)   

β-W:立方晶格 a=5.046 nm(630℃以下稳定)   

熔点 3410±20℃   

沸点 5927℃   

熔化潜热 40.13±6.67kJ/mol   

升华热 847.8 kJ/mol(25℃)   

蒸发热 823.85±20.9kJ/mol(沸点)   

电阻温度系数 0.00482 I/℃   

热膨胀系数  4.6 ×10^(-6) ,[20~590℃]

电子逸出功 4.55 eV   

热中子俘获面 19.2 b   

弹性模量 35000~38000 MPA(丝材)   

扭力模量 ~36000Mpa   

体积模量 3.108×1011-1.579×107t+0.344×103t2 Pa   

剪切模量 4.103×1011-3.489×107t+7.55×103t2 Pa   

压缩性 2.910-7 cm/kg   

钨有两种变型,α和β。在标准温度和常压下,α型是稳定的体心立方结构。β型钨只有在有氧存在的条件下才能出现。它在630℃以下是稳定的,在630℃以上又转化为α钨,并且这一过程是不可逆的。


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